通信原理教学课件信道与噪声.ppt

第4章 信道与噪声 相位～频率特性：要求其为通过原点的直线，即群时延为常数时无失真 群时延定义： 频率(kHz) （ms） 群延迟 (b) 群延迟～频率特性 ? ? 0 相位～频率特性 第4章 信道与噪声 频率失真：振幅～频率特性不良引起的 频率失真 ? 波形畸变 ? 码间串扰 解决办法：线性网络补偿 相位失真：相位～频率特性不良引起的 对语音影响不大，对数字信号影响大 解决办法：同上 非线性失真： 可能存在于恒参信道中 定义： 输入电压～输出电压关系 是非线性的。 其他失真： 频率偏移、相位抖动… 非线性关系 直线关系 非线性特性 输入电压 输出电压 第4章 信道与噪声 随参信道的影响 随参信道：信道参数随时间而变化。 随参信道举例：天波、地波、移动通信… 随参信道的特性： 衰减随时间变化 时延随时间变化 多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，即存在多径传播现象。 下面重点分析多径效应 第4章 信道与噪声 多径效应分析（时域影响）： 设 发射信号为 ，则接收信号为 式中 － 由第i条路径到达的接收信号振幅； － 由第i条路径达到的信号的时延； 上式中的 都是随机变化的。 第4章 信道与噪声 应用三角公式可以将 改写成： 上式中的R(t)可以看成是由互相正交的两个分量组成的。这两个分量的振幅Xc(t)与Xs(t)分别是缓慢随机变化的。 第4章 信道与噪声 又可表示为 － 接收信号的包络 －接收信号的相位 所以，接收信号可以看作是一个包络和相位随机缓慢变化的窄带信号： 结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可以相比。 另外一种衰落：慢衰落 － 由传播路径上的季节、日夜、天气等变化引起的。 第4章 信道与噪声 第4章 信道与噪声 多径效应简化分析（频域影响）： 设 发射信号为：f(t) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同 两条路径的接收信号为：A f(t - ?0) 和 A f(t - ?0 - ?) 其中：A － 传播衰减， ?0 － 第一条路径的时延， ? － 两条路径的时延差。 求：此多径信道的传输函数 设f (t)的傅里叶变换（即其频谱）为F(?)： 第4章 信道与噪声 则有 上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数 ， 故得出此多径信道的传输函数为 上式右端中，A － 常数衰减因子， － 确定的传输时延， － 和信号频率?有关的复因子，其模为 第4章 信道与噪声 按照上式画出的模与角频率?关系曲线： 曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差?。而? 是随时间变化的，所以对于给定频率的信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。 多径效应 第4章 信道与噪声 定义：相关带宽＝1/? 实际情况：有多条路径。 设?m － 多径中最大的相 对时延差 定义：相关带宽＝1/?m 多径效应的影响： 多径效应会使数字信号的码间串扰增大。为了减小码间串扰的影响，通常要降低码元传输速率。因为，若码元速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效应的影响也随之减轻。 多径效应 第4章 信道与噪声 编码信道模型 二进制编码信道简单模型 － 无记忆信道模型 P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率 P(1/ 0)和P(0 / 1) － 错误转移概率 P(0 / 0) = 1 – P(1 / 0) P(1 / 1) = 1 – P(0 / 1) P(1 / 0) P(0 / 1) 0 0 1 1 P(0 / 0) P(1 / 1) 二进制编码信道模型 发送端 接收端 第4章 信道与噪声 四进制编码信道模型 0 1 2 3 3 2 1 0 接收端 发送端 第4章 信道与噪声 信道容量 信道容量 － 指信道能够传输的最大平均信息速率。 离散信道容量 两种不同的度量单位： C － 每个符号能够传输的平均信息量最大值 C